constructionСтроительство и реконструкцияBuilding and Reconstruction2073-7416Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева10.33979/2073-7416-2026-126-4-33-46OOZCYIconstruction-1101Research ArticleТЕОРИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИTHEORY OF ENGINEERING STRUCTURES. BUILDING UNITSПрочность бетонных и сталежелезобетонных образцов с листовым армированием при многоосных нагруженияхStrength of concrete and composite steel and concrete structures with steel-plate reinforcement under multiaxial loadinghttps://orcid.org/0000-0002-9961-1631КонинД. В.KoninD. V.

Конин Денис Владимирович, доктор техн. наук, заместитель Директора по научной работе, заведующий лабораторией Высотных зданий и сооружений 

AuthorID: 57195770688, AuthorID: 558706 

г. Москва

Denis V. Konin, Doctor of Technical Sciences, Deputy Director of Scientific Work, Head of Laboratory of High-Rise Buildings and Structures

Scopus ID: 57195770688, AuthorID: 558706 

Moscow

konden@inbox.ruКрыловА. С.KrylovA. S.

Крылов Алексей Сергеевич, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории Высотных зданий и сооружений 

AuthorID: 955166 

г. Москва

Alexey S. Krylov, Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher of Laboratory of High-Rise Buildings and Structures

AuthorID: 955166 

Moscow

kryl07@mail.ruЖдановаA. А.ZhdanovaA. A.

Жданова Анастасия Андреевна, младший научный сотрудник лаборатории Комбинированных конструкций 

г. Москва

Anastasia А. Zhdanova, Junior Researcher of Laboratory of Composite Steel and Concrete Structure 

Moscow

zhdanovaaa8002@gmail.comГавриловД. Н.GavrilovD. N.

Гаврилов Дмитрий Николаевич, младший научный сотрудник лаборатории Комбинированных конструкций 

г. Москва

Dmitry N. Gavrilov, Junior Researcher of Laboratory of Composite Steel and Concrete Structure 

Moscow

gavrilovd_10@mail.ruЦентральный научно-исследовательский институт строительных конструкций имени В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»РоссияJSC Research Center of Construction TSNIISK named after V.A. KoucherenkoRussian Federation202608092026043346Copyright © Конин Д.В., Крылов А.С., Жданова A.А., Гаврилов Д.Н., 20262026Конин Д.В., Крылов А.С., Жданова A.А., Гаврилов Д.Н.Konin D.V., Krylov A.S., Zhdanova A.A., Gavrilov D.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://construction.elpub.ru/jour/article/view/1101

Современные конструкции зданий и сооружений, выполненные из бетона, железобетона и сталежелезобетона, как правило, работают в условиях сложного напряженного состояния, что приводит к изменению их прочностных характеристик. В случае многоосного сжатия бетона происходит увеличение его прочностных показателей, что может быть выгодно использовано при расчетах и проектировании конструкций. В связи с недостаточной проработкой вопроса в современной научно-технической и нормативной литературе был подготовлен эксперимент по изучению особенностей поведения современных, в том числе высокопрочных, бетонов в условиях многоосного напряженного состояния. Были исследованы образцы с внешним листовым армированием. Оценка особенности работы бетона при сложном многоосном напряженном состоянии выполнена на основе результатов экспериментальных исследований и анализа существующего мирового опыта. Представлено описание исследуемых моделей, приведены особенности использованных при изготовлении моделей материалов и их характеристики. Приведены данные об экспериментальном оборудовании, схеме испытания и нагружения конструкций. Представлены общие виды и характер разрушения, графические результаты испытаний. Выполнено сравнение теоретических и экспериментальных данных.

Modern structures of buildings made of concrete, reinforced concrete and composite steel and concrete are in a complex stress state, which leads to a change in their strength characteristics. In the case of multiaxial compression of concrete, its strength indicators increase, which can be advantageously used in calculations and design of structures. Due to the insufficient study of the issue in modern scientific, technical and regulatory literature, an experiment was conducted to study the behavior of modern, including high performance concrete in a complex multiaxial stress state. Models with steel-plate reinforcement were investigated. The assessment of the behavior of concrete in a complex multiaxial stress state is based on the results of experimental research and analysis of existing international experience. The description of the studied models is presented, the features of the materials used in the manufacture of models and their characteristics are given. Data on experimental equipment, the scheme of testing and loading structures are presented. The general types and nature of destruction, graphical test results are presented. A comparison of theoretical and experimental data is performed.

бетонстальжелезобетонсталежелезобетонная конструкциялистовое армированиеconcretesteelreinforced concretecomposite steel and concrete structuresteel-plate reinforcementReferencesСП 63.13330.2018. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.SP 63.13330.2018. Concrete and Reinforced Concrete Structures. General Provisions. Updated edition of SNiP 52-01-2003. (In Russ.)СП 266.1325800.2016. Конструкции сталежелезобетонные правила проектирования. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003.SP 266.1325800.2016. Steel-Reinforced Concrete Structures. Design Rules. Updated edition of SNiP 52- 01-2003. (In Russ.)Гениев Г.А., Киссюк В.Н. К вопросу обобщения теории прочности бетона // Бетон и железобетон. 1965. № 2. С. 15–17.Geniev G.A., Kissyuk V.N. On the problem of generalizing the strength theory of concrete. Concrete and Reinforced Concrete. 1965. No. 2. Pp. 15–17. (In Russ.)Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1974. 316 с. EDN: RSNPAX.Geniev G.A., Kissyuk V.N., Tyupin G.A. Theory of Plasticity of Concrete and Reinforced Concrete. Moscow: Stroyizdat, 1974. 316 p. (In Russ.) EDN: RSNPAXГениев Г.А., Аликова Н.М. Вариант условия прочности бетона // Теоретические исследования в области строительной механики пространственных систем: сборник научных трудов / под ред. М.И. Ерхова. М.: ЦНИИСК, 1974. С. 21–27.Geniev G.A., Alikova N.M. A variant of the strength condition for concrete. Theoretical Studies in the Field of Structural Mechanics of Spatial Systems. Collection of scientific papers. Ed. by M.I. Erkhov. Moscow: TsNIISK, 1974. Pp. 21–27. (In Russ.)Карпенко Н.И. К построению условия прочности бетонов при неодноосных напряженных состояниях // Бетон и железобетон. 1985. № 10. С. 35–37.Karpenko N.I. On constructing the strength condition for concretes under multiaxial stress states. Concrete and Reinforced Concrete. No. 10, 1985. Pp. 35–37. (In Russ.)Карпенко С.Н. О разработке более совершенных трехинвариантных критериев прочности бетонов // Известия Орловского государственного технического университета. Серия «Строительство. Транспорт». 2007. № 2/14. С. 42–49. EDN: KZHKNT.Karpenko S.N. On the development of more advanced three-invariant strength criteria for concretes. Proceedings of Oryol State Technical University. "Construction. Transport". 2/14, 2007. Pp. 42–49. (In Russ.) EDN: KZHKNTКарпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996. 416 с.Karpenko N.I. General Models of Reinforced Concrete Mechanics. Moscow: Stroyizdat, 1996. 416 p. (In Russ.)Автоматизированные методы расчета массивных железобетонных конструкций при объемном напряженном состоянии: методическое пособие / под рук. д.т.н. Н.И. Карпенко, д.т.н. В.И. Травуша. М.: Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве, 2019. 131 с.Methodological Guide. Automated Methods for Calculating Massive Reinforced Concrete Structures under Triaxial Stress State. Under the supervision of Dr. Sc. (Eng.) N.I. Karpenko, Dr. Sc. (Eng.) V.I. Travush. Ministry of Construction and Housing and Communal Services of the Russian Federation. Federal Autonomous Institution "Federal Center for Standardization, Standardization and Technical Conformity Assessment in Construction". Moscow: 2019. 131 p. (In Russ.)Корсун В.И., Карпенко С.Н., Макаренко С.Ю., Недорезов А.В. Современные критерии прочности для бетонов при объемных напряженных состояниях // Строительство и реконструкция. 2021. № 5 (97). С. 16–30. DOI: 10.33979/2073-7416-2021-97-5-16-30. EDN: HYNCLS.Korsun V.I., Karpenko S.N., Makarenko S.Yu., Nedorezov A.V. Modern strength criteria for concretes under triaxial stress states. Building and Reconstruction. 2021. No. 5 (97). Pp. 16–30. (In Russ.) DOI: 10.33979/2073-7416-2021-97-5-16-30, EDN: HYNCLSKorsun V., Kalmykov Y., Niedoriezoa A., Korsun A. The Influence of the Initial Concrete Strength on its Deformation under Triaxial Compression // International Scientific Conference Urban Civil Engineering and Municipal Facilities. 2015. No. 117. P. 959–969. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.190. EDN: UZYNEX.Korsun V., Kalmykov Y., Niedoriezoa A., Korsun A. The Influence of the Initial Concrete Strength on its Deformation under Triaxial Compression. International Scientific Conference Urban Civil Engineering and Municipal Facilities. 2015. No. 117. Pp. 959–969. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.190, EDN: UZYNEXGeel van H.J.G.M. Concrete behaviour in multiaxial compression: experimental research: PhD Thesis. Technische Universiteit Eindhoven, 1998. 169 p. DOI: 10.6100/IR515170.Geel, van, H. J. G. M. Concrete behaviour in multiaxial compression: experimental research. Phd Thesis 1 (Research TU/e / Graduation TU/e), Built Environment. Technische Universiteit Eindhoven. 1998. 169 p. https://doi.org/10.6100/IR515170.Cerioni R., Bernardi P., Michelini E., Mordini A. A general 3D approach for the analysis of multi-axial fracture behavior of reinforced concrete elements // Engineering Fracture Mechanics. 2011. No. 78. P. 1784–1793. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2011.01.020.Cerioni R., Bernardi P., Michelini E., Mordini A. A general 3D approach for the analysis of multi-axial fracture behavior of reinforced concrete elements. Engineering Fracture Mechanics. 2011. No. 78. Pp. 1784–1793. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2011.01.020,Chiew S.M., Ibrahim I.S., Sarbini N.N., Mohamed R.N., Jamaluddin N. Behaviour of Plain Concrete and Steel Fibre Reinforced Concrete (SFRC) under Biaxial Stresses – A Review // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 431. 14th International Conference on Concrete Engineering and Technology. DOI: 10.1088/1757-899X/431/4/042006.Chiew S.M., Ibrahim I.S., Sarbini N.N., Mohamed R.N., Jamaluddin N. Behaviour of Plain Concrete and Steel Fibre Reinforced Concrete (SFRC) under Biaxial Stresses - A Review. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 431. 14th International Conference on Concrete Engineering and Technology. 2018. DOI: 10.1088/1757-899X/431/4/042006.Curbach M., Mosig O., Quast M. Die zweiaxiale dynamische Druckfestigkeit von Beton – The compressive strength of concrete under biaxial dynamic compression // Beton- und Stahlbetonbau. 2019. No. 114. P. 956–964. DOI: 10.1002/best.201900053.Curbach Manfred, Mosig Oliver, Quast Matthias. Die zweiaxiale dynamische Druckfestigkeit von Beton - The compressive strength of concrete under biaxial dynamic compression. Beton- und Stahlbetonbau. November 2019. No. 114. Pp. 956–964. DOI: 10.1002/best.201900053.Windisch A. Multiaxial strength and deformations of concrete, failure modes and a new failure criterion // Concrete Structures. 2023. P. 137–148. DOI: 10.32970/CS.2023.1.19.Windisch Andor. Multiaxial strength and deformations of concrete, failure modes and a new failure criterion. Concrete Structures. December 2023. Pp. 137–148. DOI: 10.32970/CS.2023.1.19.Hobbs D.W. Strength of concrete under combined stress // Cement and Concrete Research. 1971. Vol. 1. P. 41–56. DOI: 10.1016/0008-8846(71)90082-2.Hobbs D.W. Strength of concrete under combined stress. Materials Research Department, Cement and Concrete Association, Slough, Bucks, England. Cement and Concrete Research. 1971. Vol. 1. Pp. 41–56. DOI: 10.1016/0008-8846(71)90082-2Lemnitzer L., Eckfeldt L., Lindorf A., Curbach M. Biaxial tensile strength of concrete – Answers from statistics // Materials Science. 2008. P. 1101–1102. DOI: 10.1201/9781439828410.CH184.Lemnitzer L., Eckfeldt L., Lindorf A., Curbach M. Biaxial tensile strength of concrete – Answers from statistics. Materials Science. 2008. Pp. 1101–1102. DOI: 10.1201/9781439828410.CH184. DOI: 10.1201/9781439828410.CH184Yan-Bo Wang, Liew J.Y.R., Lee S.C., Xiong D.X. Experimental Study of Ultra-High-Strength Concrete under Triaxial Compression // ACI Materials Journal. 2016. Vol. 113(1). DOI: 10.14359/51688071.Yan-Bo Wang, Jat Yuen Richard Liew, Siew Chin Lee, D.X. Xiong. Experimental Study of Ultra-High- Strength Concrete under Triaxial Compression. February 2016. ACI Materials Journal. 113(1). DOI: 10.14359/51688071.Ritter R., Curbach M. Material Behavior of Ultra-High-Strength Concrete under Multiaxial Stress States // ACI Materials Journal. 2015. Vol. 112(5). P. 641–651. DOI: 10.14359/51687663.Robert Ritter, Manfred Curbach. Material Behavior of Ultra-High-Strength Concrete under Multiaxial Stress States. September 2015. ACI Materials Journal. 112(5):641–651. DOI: 10.14359/51687663.Lei B., Qi T., Li Y., Qin S. An improved Lubliner strength model based on Ottosen failure criterion for concrete under multiaxial stress state // Structural Concrete. 2021. Vol. 23(5). P. 3199–3220. DOI: 10.1002/suco.202100450. EDN: WYQVZE.Bo Lei, Taiyue Qi, Yan Li, Shaojie Qin. An improved Lubliner strength model based on Ottosen failure criterion for concrete under multiaxial stress state. November 2021. Structural Concrete. 23(5):3199–3220. DOI: 10.1002/suco.202100450. EDN: WYQVZEРекомендации по определению прочностных и деформационных характеристик бетона при неодноосных напряженных состояниях. М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1985. 72 с.Recommendations for Determining Strength and Deformation Characteristics of Concrete under Multiaxial Stress States. Moscow: NIIZhB Gosstroy USSR, 1985. 72 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.